Структура и динамика цепочек водородных связей молекул фтористого водорода внутри углеродных нанотрубок
ФИЦ ХФ РАН, 0082-2014-0013
Савин А.В.1,2, Савина О.И.2
1Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Россия
2Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, Москва, Россия
Email: asavin@center.chph.ras.ru
Поступила в редакцию: 3 апреля 2020 г.
В окончательной редакции: 3 апреля 2020 г.
Принята к печати: 25 июня 2020 г.
Выставление онлайн: 3 августа 2020 г.
Методом молекулярной динамики показано, что молекулы фтористого водорода внутри одностенных углеродных нанотрубок с диаметром D<0.85 nm образуют плоские зигзагообразные цепочки водородных связей F-H·sF-H·sF-H·s. Цепочки, наиболее близкие по структуре к цепочке водородных связей гидроксильных групп OH, образуют молекулы фтороводорода внутри нанотрубок с индексом хиральности (6, 6) и (10, 0). В таких открытых нанотрубках с суженными краями цепочки водородных связей (FH)N могут полностью заполнять их внутреннюю полость, образуя структуру, устойчивую к тепловым колебаниям в широком диапазоне температур. В цепочках могут существовать стационарные локализованные на 3-4 звеньях цепи ориентационные дефекты, разделяющие части цепи, имеющие противоположное направление молекул FH. Молекулярные комплексы (FH)N CNT (6, 6) и (FH)N CNT (10, 0) могут выполнять роль протонопроводящих нанопроводов, в которых внешняя нанотрубка выполняет роль обмотки (изоляции), защищающей и стабилизирующей внутреннюю протонопроводящую цепочку (FH)N. Ключевые слова: нанотрубки, цепочки водородных связей, фтористый водород, транспорт протонов.
- J.F. Nagle, S. Tristram-Nagle. J. Membrane Biol. 74, 1-14 (1983)
- K.-D. Kreuer. Chem. Mater. 8, 3, 610 (1996)
- C. Nagamani, U. Viswanathan, C. Versek, M.T. Tuominen, S.M. Auerbach, S. Thayumanavan. Chem. Commun. 47, 6638 (2011)
- G. Zundel. Adv. Chem. Phys. 111, 1 (2000)
- F. Fillaux. J. Mol. Struct. 615, 45 (2002)
- V.M. Karpan, Y. Zolotaryuk, P.L. Christiansen, A.V. Zolotaryuk. Phys. Rev. E 70, 056602 (2004)
- G. Hummer, J. Rasaiah, J. Noworyta. Nature 414, 188 (2001)
- C. Dellago, M.M. Naor, G. Hummer. Phys. Rev. Lett. 90, 10, 105902 (2003)
- B.H.S. Mendonca, D.N. de Freitas, M.H. Kohler, R.J.C. Batista, M.C. Barbosa, A.B. de Oliveira. Physica A 517, 491 (2019)
- J. Chen, X.-Z. Li, Q. Zhang, A. Michaelides, E. Wang. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 6344 (2013)
- I. Hanasaki, A. Nakamura, T. Yonebayashi, S. Kawano. J. Phys.: Condens. Matter 20, 015213 (2008)
- M. Atoji, W.N. Lipscomb. Acta Crystallographica 7, 173 (1954)
- A. Roztoczynska, J. Koztowska, P. Lipkowski, W. Bartkowiak. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 2417 (2016)
- W.F. Gtari, B. Tangour. Acta Chim. Slov. 65, 289 (2018)
- M.E. Cournoyer, W.L. Jorgensen. Mol. Phys. 51, 119 (1984)
- T.R. Dyke, B.J. Howard, W. Klemperer. J. Chem. Phys. 56, 2442 (1972)
- А.В. Немухин. Неэмпирическое изучение динамики молекулярных систем. Журн. физ. химии 66, 4 (1992)
- W.D. Cornell, Wendy P. Cieplak, C.I. Bayly, I.R. Gould, K.M. Merz, D.M. Ferguson, D.C. Spellmeyer, T. Fox, J.W. Caldwell, P.A. Kollman. J. Am. Chem. Soc. 117, 19, 5179 (1995)
- A.V. Savin, Y.S. Kivshar, B. Hu. Phys. Rev. B 82, 195422 (2010)
- L. Onsager. Science 166, 3911, 1359 (1969).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.